废食用油/新沥青复合再生混合料路用性能研究

为研究废食用油及新沥青对废旧混合料再生性能的影响,利用浸水马歇尔、低温弯曲蠕变、高温车辙及四点弯曲疲劳寿命等实验,分析再生沥青混合料的路用性能;结合棒状薄层色谱及热裂解气象色谱分析,研究再生沥青化学组成的变化.结果表明,废食用油与新沥青的添加能提高老化沥青中轻质油分含量、降低沥青质含量,使胶体结构趋向溶胶型;复合再生剂的添加能改善老化混合料的低温性能、水稳定性能及疲劳性能,但对其高温性能改善效果有限.

厂拌热再生沥青混合料最佳新沥青用量范围估算

厂拌热再生沥青混合料目标配合比设计的一项重要内容是确定最佳新沥青用量。针对再生技术规范中沥青总用量经验公式得出的沥青用量偏大及马歇尔试验量较大的问题,通过理论推导建立了沥青总用量预估公式及新沥青用量范围估算方法。应用实例及验证表明:在厂拌热再生沥青混合料目标配合比设计阶段,该方法可以快速得到包含最佳新沥青用量的新沥青用量小范围,然后在此小范围内进行少量的马歇尔试验即可确定最佳新沥青用量,因而可减少试验工作量,缩短配合比设计周期。

不同新沥青混合料掺配比例现场热再生沥青混合料路用性能分析

为研究现场热再生沥青混合料新沥青混合料的掺配比例,对比分析了0%、5%、15%和25%新沥青混合料掺量下再生沥青混合料的路用性能。试验结果表明,随着新沥青混合料掺量的增加,再生沥青混合料的高温性能逐渐下降;低温性能在新沥青混合料加入5%时大幅上升,然后随着掺量的增加,再生沥青混合料的低温性能改变不明显。冻融劈裂强度比随着新沥青混合料掺配比例增加而增大,浸水马歇尔残留稳定度和新沥青混合料掺量的关联性较小。以5%新沥青混合料掺量在广惠高速公路进行了试验段摊铺,并取得了良好效果。

不同老化方式下新旧沥青的扩散融合

分别制备了热氧老化沥青和热氧-紫外老化沥青,构建了新、旧沥青双层扩散模型,并且通过相对浓度与扩散系数的模拟计算、拉拔试验与荧光显微镜试验研究了新、旧沥青扩散融合程度与温度、沥青四组分的关系.结果表明:热氧-紫外老化沥青更不易与基质沥青扩散融合,与基质沥青的黏附性较差;在10~40℃内,新、旧沥青能够快速扩散融合,超过40℃后,升高温度对扩散融合的促进作用逐渐减小,且对热氧-紫外老化沥青与基质沥青的扩散融合促进作用的减小速率更大;沥青四组分扩散系数的大小顺序依次为:饱和分>芳香分≥胶质>沥青质,经紫外老化后,四组分的扩散系数均有所下降,沥青质的降幅最大.

新-旧沥青混融行为机制分析及融合程度量化表征

为促进新沥青与老化沥青(新-旧沥青)的有效融合,提升再生沥青混合料的路用性能,从新-旧沥青混融行为理论解析、老化沥青转移特性、混融程度表征等方面,系统地回顾与梳理了混融过程的理论模型、影响要素、测试手段及评价方法.新-旧沥青混融行为理论方面,归纳了Fick定律、对流传质理论、分子动力学理论的分析原理、模型构建及应用实效;老化沥青转移特性方面,凝练了老化沥青在不同拌合条件下的转移特性及变化规律,阐明了间接评价老化沥青转移程度的分析方法;新-旧沥青混融程度量化表征方面,探讨了利用微宏观性能测试指标揭示混融扩散影响区域和扩散途径的适用性,阐述了基于不同测试方法对融合程度的量化表达过程.实践表明:形成完整的新-旧沥青混融行为理论体系,揭示混融扩散全过程的演化机制,构建混融程度的多尺度表征方法,有助于强化对新-旧沥青混融行为的理解与表达,为有效提升再生沥青混合料路用性能提供理论支撑和实践依据.

微波加热条件下新旧沥青融合效果研究

沥青混合料的再生利用涉及新旧沥青的融合问题,对其进行定量评价有利于深入探索新旧沥青的融合程度和融合机制。新旧沥青的表面自由能和官能团有一定差别,可通过表面自由能和傅里叶红外光谱试验进行研究。文中采用微波加热条件,掺加纳米SiC、Fe_(2)O_(3)两种吸波剂,比较分析新旧沥青融合界面表面自由能和官能团的变化。结果表明,与单独掺入纳米SiC或Fe_(2)O_(3)相比,同时掺入两种吸波剂的新旧沥青表面自由能、羰基指数和亚砜基指数下降更明显,更接近新沥青的指标,新旧沥青的融合效果更好。

基于荧光显微镜的再生新旧沥青融合程度研究

为定性、定量评价就地热再生新旧沥青混合料的融合程度,引入、改进了再生沥青混合料沥青分层剥离方式;采用荧光显微镜测试不同新旧沥青含量的标准样品,建立了旧沥青含量与荧光显微镜测试图片灰度值的关系;测定了现场取样再生沥青混合料新旧沥青融合后最内层的旧沥青含量,提出了新旧沥青融合程度定量评价方法。结果表明:新沥青混合料与再生剂、旧沥青混合料拌和后,新沥青、再生剂从旧沥青外层至内层逐步渗透、融合,外层沥青融合程度最高、内层最低,但融合程度变异较大,再生沥青混合料旧沥青内层总体表现为新旧沥青融合程度可达30%~60%。

基于新旧沥青融合程度对温拌再生沥青混合料性能研究

新旧沥青之间的融合程度对温拌再生沥青混合料的技术特性至关重要。设计沥青混合料回收料(RAP)掺量分别为20%、35%和50%,研究分析了普通温拌再生沥青混合料和模拟新旧沥青完全融合情况下的温拌再生沥青混合料的高温性能、低温性能以及水稳定性能。结果表明,无论是哪种融合模式,随着RAP含量的增加,温拌再生沥青混合料抵抗高温抗车辙变形的能力逐渐提高,低温抗裂性和水稳定性逐渐下降;虽然采用新旧沥青完全融合技术制造出的温拌再生沥青混合料的高温和稳定性略有不足,但是它拥有更优秀的低温抗裂能力及水稳定特性。

基于红外光谱的新-旧沥青界面相溶性研究

新-旧沥青界面相溶性直接影响再生沥青混合料的路用性能。通过红外光谱技术,对新沥青和旧沥青的化学光能团进行对比分析,提出可用于表征沥青老化程度的特征官能团;采用“分层脱洗法”对再生混合料中RAP颗粒表面的沥青膜进行精细分离,测定沥青膜不同厚度范围内特征官能团相对含量,定量分析了新-旧沥青界面的相溶性。结果表明:新沥青与旧沥青的红外光谱图存在明显差异性;羰基C=O(1700 cm^(-1))、亚砜基S=O(1035 cm^(-1))可作为评价沥青老化程度的特征官能团;羰基指数CI与亚砜基指数SI可作为新-旧沥青界面相溶性的评价指标,新-旧沥青界面相溶性符合“部分混溶”假设。研究成果对再生沥青混合料材料设计、性能调控具有一定的参考意义。

旧水泥路面耐久性沥青加铺新技术及应用效果

结合工程实例,介绍了旧水泥路面耐久性沥青加铺方案,探讨旧水泥路面耐久性沥青加铺新技术,包括工艺流程,共振碎石化施工技术,路面加筋网施工技术,布敦岩改性沥青面层施工技术。结论证实,旧水泥路面耐久性沥青加铺新技术满足施工需要,达到了预期施工目标,能够预防质量病害发生,提高路面综合性能,取得良好的经济效益和环境效益。

基于原子力显微镜的新旧沥青融合机理及力学性质研究

采用原子力显微镜研究新旧沥青融合再生过程中不同区域的微观形态结构特征及力学性质,探索新旧沥青融合再生过程中微观形态结构的演变规律.利用分析软件提取新旧沥青及其融合区沥青微观结构的形态学参数并进行量化分析,研究再生沥青微观形态学参数与其力学性质的关系.

新旧沥青融合程度对热再生沥青混合料性能影响

沥青混合料热再生过程中新旧沥青融合程度对其混合料的性能影响显著,目前我国热再生沥青混合料进行配合比设计时并未考虑新旧沥青的融合问题。为探究新旧沥青融合程度对热再生沥青混合料工作性能及配合比设计的影响,在质量分数为20%、30%、40%、50%废旧沥青路面回收材料(RAP)掺量下,对常规拌和方式及模拟新旧沥青100%融合拌和方式制备的热再生沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性以及抗反射开裂性能展开系统地对比研究,在建立两种拌制方式下路用性能差异与RAP掺量之间关系的基础上,确定了需要考虑融合程度的界限RAP掺量。结果表明:随着RAP掺量增大,混合料的高温性能增强,低温性能、水稳定性以及抗反射开裂性能降低;与常规拌和方式相比,新旧沥青100%融合条件下拌制混合料的低温性能、水稳定性以及抗反射开裂性能更优,高温性能较差;两种混合料之间高温性能差异、低温性能差异以及水稳定性差异随RAP掺量的增加逐渐增大,抗反射开裂性能差异无显著变化;以性能差异平均增长率所对应的RAP掺量为界限掺量,提出当RAP掺量大于30%时,热再生混合料设计中应考虑新旧沥青融合程度的影响。

零添加新沥青的冷再生沥青混合料性能研究

通过一系列室内试验与数据分析,研究了某道路老化改性沥青的特征及冷再生之后混合料的性能。研究结果表明:掺加再生剂后,老化沥青三大指标变化明显,当掺加2%再生剂时,三大指标值得到较大恢复。当掺加适当比例的再生剂、水、改性剂、乳化剂和水泥时,再生混合料的劈裂强度、动稳定度和疲劳性能明显改善,路用性能均能达到设计要求,该冷再生方法生产的零添加新沥青冷再生混合料可以用于路面基层施工。

沥青再生过程中新-旧沥青界面混溶行为综述

随着公路里程的迅速增长,废旧沥青混合料(RAP)逐年增多,研究者开展了废旧沥青混合料回收技术的研究,发现随着RAP掺量的增大,再生沥青路面整体路用性能急剧下降。探讨其原因,废旧沥青混合料再生过程中,新-旧沥青局部融合。鉴于RAP不断增多,寻求RAP的有效处理途径成为当务之急,高掺量RAP对再生沥青路面路用性能的影响有待商榷。为解决一系列再生沥青路面的难题,需形成完整的新-旧沥青融合理论体系,探讨新沥青以及相容渗透剂在旧沥青中的扩散影响区域和扩散途径。迄今为止,国内外学者以宏观到微观的纵深演进思维,从宏观、细观、微观以及分子尺度分析新-旧沥青的混合效率,由部分融合的定性评价到融合程度量化分析的研究拓展,建立理论模型与评价指标。基于Fick扩散理论和分子动力学理论,运用混合效率和扩散速率等评价指标,探讨新-旧沥青融合影响因素及扩散机制。研究表明,影响新-旧沥青融合的因素有拌和温度、拌和时间以及材料参数,其中温度是主要因素。为满足再生沥青混合料的路用性能,研究者探讨施工参数(RAP掺量、拌和温度、拌和时间)与路用性能的关联性,从而提高废旧沥青混合料的回收利用效率。本文综合国内外的研究成果,介绍扩散理论与模型,归纳研究手段及对应的评价指标。试验研究方面,分析存在的问题及不足,详细介绍了分子示踪、分层抽提、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶红外光谱(FTIR)以及原子力显微镜(AFM)等技术在新-旧沥青融合中的运用。鉴于目前研究现状,研究者仅在宏观层面上利用再生沥青、再生沥青混合料的流变性能以及预估性能,通过对比分析以确定混合效率存在的缺陷,故研究者常借助细微观研究手段来验证试验的可靠性,并指出了影响新-旧沥青融合程度的诸多因素。

新铺沥青混凝土温度衰变规律及强度特性

为分析新铺沥青混凝土温度变化规律及其高温稳定性,通过预埋在新成型SMA-13沥青混合料中的温度传感器测试不同厚度处的温度,并对不同环境温度条件下不同降温幅度的沥青混合料进行单轴贯入强度试验。研究结果表明:环境温度对新铺沥青混合料温度场变化规律影响显著,20℃中温条件下,降至表面温度50℃需要73 min,高温时段表面降温速率明显大于内部,而随着温度的降低表面降温速率小于内部;40℃高温条件下,降至表面温度50℃需要164 min,各测点降温速率较接近,表面温度越低降温速率越慢;不同环境温度条件下的新铺沥青混凝土表现出不同的高温稳定性,在相同表面温度条件下,环境温度越低,单轴贯入强度越低,高温稳定性越差;将路表温度达到50℃作为新铺路面开放交通的标准时,较低环境温度条件下,内部温度过高可能导致超早期车辙,较高环境温度条件下,内部高温持续时间长可能导致超早期车辙,需要对不同条件下沥青混凝土的高温性能开展更全面的研究以便确定开放交通的合理时机。

新铺沥青混凝土降温规律实测与分析

为研究沥青路面铣刨重铺工程开放交通前新铺沥青混凝土的降温规律,依托江苏省高速公路沥青路面养护维修工程,在沥青混凝土中预埋温度传感器,通过无纸化温度记录仪自动记录各传感器的温度数据,并对所测数据进行分析,研究表明:不同气温条件下,新铺沥青混凝土的表面温度与内部温度存在明显差异。气温接近40℃时,新铺沥青混凝土表面温度与内部温度区别较小,当气温降低时,两者区别变大,气温越低,两者温差越大;连续施工的多层铣刨重铺沥青混凝土,上层结构摊铺后对下层结构有加热作用,上层温度与空气直接接触,降温速率更快,而下层结构在较长时间段内保持着高温状态; 24 h内,新铺沥青混凝土内部温度变化幅度明显小于环境温度,且温度变化时间相对环境温度略有滞后;规范将路表温度降至50℃作为新铺沥青混凝土开放交通的统一标准并不可靠,需要依据施工气候条件及养护方案提出更加合理的开放交通时机。

RAP掺量与新旧沥青融合程度对热再生混合料性能的影响

通过变化RAP掺量为20%~50%试验,研究常规未知新旧沥青融合状态与模拟新旧沥青100%融合状态下热再生混合料高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳性能。结果表明:两种融合状态下,热再生混合料抗车辙性能均随RAP掺量增大而提高,低温抗裂性能和水稳定性均随RAP掺量增大而降低。新旧沥青融合程度和RAP掺量对热再生混合料的高温及低温性能、水稳定性、抗疲劳耐久性能有显著影响。与常规拌和工艺相比,新旧料100%融合工艺制备的热再生混合料其高温稳定性稍差,但具有更好的低温抗裂性能、水稳定性和抗疲劳耐久性能,配合比设计时应考虑新旧沥青融合程度对高RAP掺量热再生混合料路用性能与抗疲劳耐久性能的影响。

新禾岩沥青混合料配合比设计研究

根据公路技术规范的要求对新禾沥青混合料配合比设计中所使用沥青、集料等原材进行试验,按照所选定矿料级配进行新禾岩沥青混合料的马歇尔试验,选定最佳沥青用量,并进行路用性能验证。

新旧沥青界面扩散行为数值模拟研究

为研究沥青路面再生过程中新旧沥青界面扩散行为,量化了不同条件下新旧沥青的渗透融合程度。采用了Fick扩散理论和基于示踪剂的方法得到了不同沥青种类、保温温度和再生剂掺量下的扩散系数和融合度指标,分析了新旧沥青界面扩散行为的影响因素。研究结果为新旧沥青界面扩散行为研究提供了理论依据。

新中间相沥青的制取和性质的研究

本文采用一系列不同溶解度参数的混合溶剂对聚合石油沥青分别进行抽提,获得的四个组分用热台显微镜观察,发现它们是典型的新中间相组分,它们在熔融后直接转化成各向异性的中间相熔并体,而不是经过中间相小球的生成、长大、熔并这个通常的过程。热台显微镜试验同时证明,中间相的形成过程以一个物理过程作为控制步骤。对四个新中间相组分还进行了热重、分子量及分子量分布等研究,结果表明,最高加热温度为700℃时,失重量范围在16.7～34.0m％之间,且它们的分子量分布仅略微不同。不同溶解度参数δ抽出的新中间相组分的性质呈现规律性变化,如δ增大时,H/C原子比减小,分子量增高、软化点提高、失重量减少,芳香性增加等。由软化点数据和可纺性测试证明了将新中间相沥青纺制成高性能沥青碳纤维的可行性。